Catalogue des innovations citoyennes remarquables 2020 : 1. L’énergie

Puissance des idées simples qui réenchantent le monde !

septembre 2020

Innovation Citoyenne et Développement Durable (ICDD)

A l’occasion du Salon Produrable 2020, dans un contexte difficile due à une pandémie particulièrement agressive, qui interpelle à la fois nos modes de vie, nos façons de produire et de commercer, ainsi que nos modes de gouvernance, l’association ICDD est heureuse de présenter une trentaine d’innovations ou d’initiatives citoyennes remarquables qu’elle soutient plus particulièrement actuellement

Concernant les questions climatiques, ou le nécessaire abandon à court ou moyen terme des énergies fossiles, on se disait fréquemment en haut lieu, qu’on saurait trouver une solution : A chaque fois qu’un problème majeur était posé, il semblait qu’on finissait toujours, jusqu’à présent, par y trouver une solution.

« Ne vous inquiétez pas : on s’occupe de vous et tout est sous contrôle : vous pouvez allez-venir et consommer à votre guise ». En fait, on a bien compris, en particulier avec l’arrivée de ce fâcheux et insaisissable Coronavirus qu’il n’en était rien : notre monde est bien fragile, et il faut peu de choses pour bloquer brutalement la frénésie des activités humaines et dérouter les Académies des Sciences, de la Médecine et des Technologies.

Les choses deviennent de plus en plus problématiques, plus complexes et plus difficiles à prévoir. Face à l’urgence, face aux drames qui arrivent et qui se succèdent de façon de plus en plus rapprochée, on s’aperçoit qu’il est urgent que tout le monde, en particulier tous les citoyens, soit « sur le pont » et s’ingénie à voir ce qu’il pourrait faire pour participer à la résolution des problèmes qui se posent collectivement à tous.

Les citoyens n’ont d’ailleurs pas attendu qu’on le leur demande: depuis longtemps ils ont conscience des enjeux, et ici ou là, imaginent des solutions qui sont particulièrement pertinentes :

  • Par leur originalité

  • Par leur simplicité

  • Par le retour à un bon sens que bien souvent l’on avait perdu

  • Par leur souci de l’économie de moyens

  • Par leur sens de la solidarité

  • Par leur redoutable efficacité

Le « problème » étant qu’« on ne leur a rien demandé » ! Leur solution a ainsi bien du mal à être entendue, encouragée, soutenue ; puis une fois au point, à être promue à la hauteur de leur potentiel d’impact, parfois considérable.

Le champ de l’innovation citoyenne n’a jamais été aussi vaste ; il concerne tous les aspects de la vie commune, toutes les dimensions de l’écosystème humain. Pour exercer notre veille, nous nous sommes concentrés sur les attentes prioritaires des citoyens dans un certain nombre de thématiques.

À télécharger : icdd_puissance_des_idees_simples_200828-1.pdf (3,2 Mio), icdd_rpertoire_des_innovations_citoyennes_produrable_200720.pdf (5,2 Mio)

L’Energie est une thématique majeure ; durant ces 150 dernières années l’essentiel de notre énergie était fondé sur les énergies fossiles. En les brûlant, nous chargeons notre atmosphère en carbone et participons directement au réchauffement climatique.

Plusieurs pistes sont explorées : la réduction des pertes d’énergie, l’amélioration de l’efficacité des systèmes de production d’énergie renouvelable, la création de nouvelles sources d’énergies encore peu exploitées (énergie de la mer, piles à hydrogènes, etc..) et le stockage de l’énergie.

Les innovations citoyennes pour aider à résoudre la question d’une énergie abondante, peu coûteuse et décarbonée sont les plus nombreuses ; elles constituent près du tiers de ce catalogue ! Nous les présentons ici en reprenant successivement chacune de ces pistes :

Réduire les pertes d’énergie « fatales » en récupérant ce que nous rejetons dans l’atmosphère (récupération des « négawatts ») :

C’est ce que fait Terraotherm (Grande Synthe. Nord) grâce à un procédé très ingénieux inspiré d’un appareil ancestral de l’Orient : le narguilé ! Il est d’ailleurs si simple, que les experts ont eu du mal à le croire.

Pourtant l’Académie Française des Technologies, consultée, a validé ce procédé, tout en confirmant son étonnement : il a donc été reconnu comme Bonne Nouvelle des Territoires dès 2017 ! (On comprend que des académiciens porteurs de la haute technologie française n’aient pas pensé un instant, pour les échanges thermiques, au principe du narguilé !).

En traversant l’eau, l’air prend la température de l’eau et se « nettoie »

Exemple d’application : En récupérant la chaleur dispersée dans l’air et en la réinjectant dans l’eau, ce procédé permet de diviser par 2 ou par 3 la consommation d’énergie des piscines municipales et des centres aquatiques.

Ce procédé a un double effet d’économie d’énergie et d’assainissement de l’air. C’est vrai notamment pour l’assainissement de l’air des piscines municipales qui contiennent des vapeurs chlorées, nocives pour ceux qui vivent en permanence dans ces installations, (Voir Fiche 1.1 et terraotherm.com/) et voir également plus loin l’impact sur l’environnement de cette même technologie, appliquées aux fumées industrielles à haute températures avec l’application Terraosave (fiche 2.1). Autres applications de Terraotherm : la climatisation et l’assainissement des serres agricoles, des centres commerciaux, etc…

Tirer le meilleur parti possible de l’énergie solaire afin de permettre à des bâtiments existants de devenir énergétiquement autonomes, non pas seulement en Provence, mais en plein coeur des Vosges où les hivers sont rudes.

C’est ce à quoi s’est attaqué Li-Mithra : il fallait concevoir une installation qui récupère « en même temps » les énergies photovoltaïque et thermique du soleil et associer une pompe à chaleur qui assure une gestion optimisée pour récupérer un maximum d’énergie du système. Cette technique Li-Mithra (Epinal, Vosges) a été reconnue en 2019 comme « la meilleure solution actuelle pour atteindre l’autonomie énergétique dans les bâtiments », cité dans : « La Maison à Energie Zéro » (Eyrolles, 2019).( Fiche 1.2 et www.li-mithra.fr/)

Autre application de la récupération de l’énergie solaire : la mise au point d’un moteur solaire transformant directement l’énergie solaire en puissance mécanique, grâce à un moteur dont le rotor est équipé de cellules photovoltaïques.

Conçu et mis au point par la société Saurea. L’avantage particulier de ce moteur est d’être totalement autonome et ne réclame aucun entretien.

Puissance actuelle 130 watt ; des développements sont en cours pour une gamme allant de 10 à 200 W. Ce moteur, installé dans des lieux isolés, loin de tout raccordement à un réseau, permet par exemple de puiser d’eau d’un puits à 25m de profondeur et se prête à de multiples applications. voir Fiche 1.3.et www.saurea.fr/

Ce moteur révolutionnaire est mis en œuvre à Auxerre, et prochainement Pradelles, en Haute- Loire.

Autres approches : Production d’énergie nouvelle renouvelable, peu coûteuse, et sans faire appel à des matériaux rares ou sophistiqués,

Energie de la mer.

Il est effectivement tentant de récupérer l’énergie que peuvent produire les vagues sous l’effet du vent. Cela fait longtemps que l’on y songe ; mais personne ne trouvait jusqu’’ici de solution satisfaisante, c’est-à-dire qui soit à la fois simple et peu coûteuse. C’est ce qu’est en passe de réussir le fournisseur de solutions marines HACE (HydroAirConceptEnergy, Bordeaux) en proposant un système très simple de récupération de l’énergie de la houle Fiche 1.3). Un prototype a été testé en vraie grandeur au large de la Rochelle ; il reste à valider sa durabilité dans le temps…et par tous les temps. S’il tient bon ce serait une percée indéniable, avec un prix au KWh défiant toute concurrence.

Voir Fiche 1.4 et hacewave.com/

Une autre approche en matière de « nouvelles énergies » est d’en produire à partir de déchets de biomasse.

La Biomasse devrait pouvoir répondre dès 2050, selon l’association Négawatt, à 50% de nos besoins énergétiques.

On connaît les approches par la méthanisation, le recours au « Bois-énergie » par pellets par exemple ; mais il existe aussi la combustion étagée de déchets verts proposée par MinigreenPower à Hyères (Var).

Des installations de ce type démarrent en Bretagne (Landivisau), en Italie, en Grande-Bretagne, à Madagascar…et au Ruanda comme « Power Station » (photo).

Voir Fiche 1.5. et www.minigreenpower.com/

Cette application permet à des exploitations agricoles de tirer parti de leurs déchets verts, notamment pour sécher leur production ou pour produire un complément d’énergie électrique, toujours très utile, notamment dans les exploitations éloignées de toute source alternative d’énergie.

Autre procédé d’avenir pour l’énergie : la Pile à combustible compacte.

Développée par la société Pragma industries (Biarritz), il s’agit, à partir d’un réservoir à Hydrogène, de générer de la puissance électrique autonome, fiable, légère, puissante (gamme de 200 à 470 W). Durée de vie à plein rendement supérieure à 7 ans. Au-delà, peut servir encore des années à rendement réduit.

Ecoconçue pour un impact minimum sur l’environnement : les matériaux utilisés peuvent provenir de matière recyclée, etc…

Principales applications : en remplacement des groupes électrogènes, interventions en cas de sinistres humanitaires ou afin d’éviter toute pollution due à des énergies fossiles ou batteries électriques.

Pile à combustible compacte. Fiche 1.6, www.pragma-industries.com/fr/

Voir aussi dans le chapitre « transport/mobilité » une application de cette technologie pour des « vélos à Hydrogène » - (fiche 5.4 et www.pragma-industries.com/fr/

Solution de stockage de l’énergie.

Si l’énergie tirée des vagues de la mer, ou récupérée de la biomasse peuvent être considérées comme « globalement permanente » (on peut toujours stocker des déchets verts, et la mer est quasi toujours en mouvement), celle issue du soleil et du vent sont « intermittentes ». Il faut donc assurer le stockage de l’énergie. Les solutions de stockage par batteries sont coûteuses, et leur recyclage pose problème malgré les efforts réalisés pour allonger de deux ou trois fois leur durée de vie. Trois solutions nouvelles sont en train d’émerger :

Le stockage hydraulique

La solution de stockage hydraulique est connue depuis longtemps ; mais elle est coûteuse à mettre en œuvre, sauf si les conditions géographiques s’y prêtent. C’est tout le travail de l’équipe de Stepsol, basée en Corse qui vient d’être retenue pour une installation originale de stockage pour des besoins locaux et isolés (cas fréquent dans les îles)

Stockage d’énergie hydraulique en Corse. Fiche 1. 7. et stepsol-energy.com/

La station solaire (en bas) permet de faire remonter l’eau en altitude dans un réservoir (point haut). Quand on a besoin d’énergie, on fait « turbiner » l’eau du réservoir

Le stockage par volant d’inertie

Là encore la solution est connue depuis longtemps et est utilisée parfois dans les régions montagneuses pour les transports : dans les descentes, un volant lourd se met à tourner et à emmagasiner l’énergie potentielle du véhicule ; cette énergie est ensuite restituée pendant un certain temps dans la plaine ou lors de la remontée pour faire avancer le véhicule sans apport d’une autre énergie. La société Energiestro (Chateaudun, Eure-et-Loir) a conçu et mis au point un système de stockage de l’énergie par volant d’inertie en béton : une usine pilote est en projet pour produire en 2021 des unités de 10 à 50 kWh.

Le volant ENERGIESTRO est constitué d’un cylindre (1) en béton précontraint par un enroulement de fibre de verre. Il est capable de résister à une grande vitesse de rotation pour stocker l’énergie sous forme cinétique. Un moteur/alternateur (2) permet de transférer de l’énergie électrique au volant (accélération) puis de la récupérer (freinage). Les paliers inférieur (3) et supérieur (4) sont des roulements à billes. Une butée magnétique passive (5) supporte le poids du volant. Une enceinte étanche (6) maintient le volant dans le vide pour supprimer le frottement de l’air. Un convertisseur électronique (non représenté) transforme la tension continue des panneaux solaires en une tension alternative haute fréquence pour le moteur/alternateur.

Fiche 1.8., www.energiestro.fr/

Le stockage de l’Hydrogène

Ce type de stockage qui paraissait dangereux et difficile à maîtriser est en passe de devenir LA solution de demain : c’est du moins un domaine qui avance rapidement actuellement. Outre la « Pile à combustible compacte présentée ci-dessus, on en verra deux illustrations concrètes dans ce catalogue au niveau des transports (Bus à hydrogène Businova, Albi, page 25, et bicyclettes à Hydrogène développées par Pragma Industries, Biarritz, page 27)

Références

Pour les fiches numérotées en référence dans le texte, voir le pdf joint (pdf/710 – icdd_rpertoire_des_innovations_citoyennes_produrable_200720.pdf)